isolation acoustique, acoustique des locaux d'écoute
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Il existe sur ces sujets beaucoup de confusions,
de solutions erronées proposées ....
Seule une approche rigoureuse permet de les éviter

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Patrick Carré

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isolation acoustique des parois doubles et doublages
En bas de page, un résumé propose des conclusions simples, dont on peut se contenter

La paroi double est une paroi qui comporte en fait 3 éléments : 2 matériaux (au moins un peu) massiques, séparés par une lame d’air.
La lame d’air contient ou pas un matériau absorbant, sa présence améliore le comportement (l’affaiblissement acoustique R, voir parois simples) de l’ensemble, mais n’est pas dans le principe obligatoire. Ce matériau absorbant est souvent une laine minérale, on ne devrait pas nommer celle-ci ‘’isolant’’, le terme est inaproprié, donc faux.

Il ne faut pas confondre isolation et absorption. La confusion provient du fait qu’une laine minérale est un isolant thermique, mais les isolants thermiques ne sont pas des isolants acoustiques. Certains sont des absorbants acoustiques, et de ce fait, placés dans la lame d’air, ou espace intermédiaire, d’une paroi double, améliorent l'affaiblissement. Il est vrai que certains commerçants ont tendance à entretenir cette confusion, volontairement ou non ! La ouate de cellulose, des matériaux nouveaux et écologiques ont exactement ces 2 mêmes propriétés : laines et plumes animales, certains panneaux à base végétale.

Ce n'est pas l'absorbant (par exemple, la laine de verre), même si on le nomme "isolant" qui isole du bruit : c'est l'ensemble, qui constitue une solution isolante !

On dit que la paroi double concrétise le principe "masse-ressort-masse" : oui, le ressort, c’est l’air. Il y a forcément de l’air dans un absorbant, matériau poreux, fibreux (à porosité dite ouverte) voir matériaux absorbants.

Principe de fonctionnement
La théorie de la transmission d’une force sinusoïdale appliquée à la 1ére masse vers la 2ème fait appel à la résolution d’équations différentielles du 2ème ordre ….. Nous nous contenterons ici de le dire, on trouve les développements mathématiques dans les cours de physique et de mécanique niveau bac+4 ….

On peut faire une approche pratique du principe :
En considérant 3 espaces ou volumes d’air, les 2 éléments de la paroi double enfermant l’espace intermédiaire ou lame d’air, on peut tenter d’écrire la loi de l’isolement 2 fois, d’abord entre local émission et espace intermédiaire, puis entre espace intermédiaire et local réceptio
n voir isolement entre locaux :

1) L1 - Li = R1 + 10 log(Ai/Sp)    Ai = surface absorption espace intermédiaire

2) Li - L2 = R2 + 10 log(A2/Sp)   A2 = surface absorption local réception D’où : 3) L1 - L2 = R1 + R2 + 10 log(AiA2/Sp2) si les 2 surfaces Sp des 2 parois sont les mêmes, donc si elles sont parallèles (sinon, il y a 2 termes Sp1 et Sp2). Si les termes 10 log(A/Sp) sont faibles devant les R, ce qui est toujours vrai avec des dimensions classiques de locaux et parois, alors l’isolement L1 - L2 est de l’ordre de grandeur de R1 + R2, ce qui est forcément bien supérieur à l’affaiblissement R qu’aurait une paroi de masse M1 + M2 voir parois simples
Le principe de la paroi double permet donc théoriquement d’obtenir des affaiblissements R bien supérieurs à la loi de masse.

Mais pour pouvoir écrire la relation 1), une condition est nécessaire : qu’il existe un champ réverbéré dans l’espace intermédiaire, c’est à dire que sa dimension d soit supérieure à la distande critique du " local" que constitue la lame d’air voir propagation.
Ce qui a d’autant plus de chances d’être vrai si d est grand ...
mais ne l'est jamais dans la réalité d'une paroi unique constituée de
2 matériaux (il faudrait que d soit de plusieurs dizaines de cms)

Il y a 3 quantités qui permettent de faire ce raisonnement :

· masse de la paroi 1
· masse de la paroi 2
· distance d séparant les 2 parois

Pour que la lame d’air puisse être à peu près considérée comme un espace intermédiaire, il ne faut pas que les 2 parois soit liées rigidement, il faut qu'elles vibrent, se déforment, sous l’influence des ondes sonores, de la manière la plus indépendante possible.

Caractéristiques de qualité

Le terme Ai représente l’absorption totale ( Ai = Sigma(alfai x Si), voir  absorption, réverbération dans la lame d’air.
On voit dans la relation 3) que l’absorption Ai augmente l’isolement entre les locaux.
D’où l’intérêt de l’absorbant dans la lame d’air.

L'absorbant n’influe que par sa quantité totale, peu importe où il est placé, il peut ne pas occuper tout l’espace, la continuité est sans importance (s’il est en plaques, pas besoin de jonctions parfaites).
Il vaut mieux une distance d plus grande que l’épaisseur de l’absorbant.
La distance d ne coute parfois pas cher (on perd un peu de surface au sol), l’absorbant, si !

Les conditions de performance de la paroi double sont donc :

  • paroi 1 : masse M1 grande
  • paroi 2 : masse M2 grande  
  • distance d grande
  • absorbant entre les 2 parois  
  • désolidarisation des parois entre elles et avec les parois périphériques
  • étanchéité : jonctions entre éléments et  jonctions périphériques

Remarquons que l'absorbant est un point de qualité, parmi 5 ....

Dans la pratique, l’intérêt est de limiter la masse. L’usage le plus répandu de la paroi double est une alternative à la paroi simple lourde pour obtenir des affaiblissements élevés lorsqu’on ne peut pas alourdir les structures du bâtiment. Mais, même avec une bonne mise en oeuvre (désolidarisation et étanchéité), il est difficile avec une paroi double légère d'atteindre des performances très élevées en fréquences basses. On obtient de forts affaiblissements en basses fréquences avec 2 parois lourdes.

Outre les parois doubles créées en tant que telles, le principe est utilisé aussi dans la réalisation :

  •  des doublages : transformation d’une paroi simple en paroi double en lui ajoutant :
    · Une lame d’air contenant un absorbant
    · Une 2ème masse
    Ils sont souvent préfabriqués, vendus prêts à poser, l’absorbant est collé sur la masse. Les (soi-disant) isolants minces, de moins de 15 mm d'épaisseur, ne remplissent pas vraiment les conditions, ils ont une efficacité très limitée, à peine supérieure à la limite de la sensation humaine.
  •  des sas : on crée un volume d’air intermédiaire entre les parois séparant 2 locaux, ou on organise judicieusement la distribution des locaux de manière à ce qu’il y ait un local ou volume d’air intermédiaire entre les locaux entre lesquels on recherche des bons isolements. Voir portes et distribution
    Exemples : double porte, placards ou débarras entre 2 chambres, couloir séparant totalement 2 pièces.
    On a intérêt à placer un maximum d’absorbants dans ces espaces. Cela se fait naturellement dans le cas des placards !

illustrations : tracé de courbes comparatives R en fonction de la fréquence avec 2affaiblissements.xls à télécharger en page moyens de calcul

attention, il s'agit ici d'une expérimentation effectuée après un montage extrèmement soigné
fréquences critiques

Chacune des 2 parois a sa fréquence critique voir parois simples par conséquent la paroi double en a 2. Il faut éviter qu'elles soient trop proches, sinon le défaut engendré serait trop important et trop caractérisé. Il faut donc que les 2 matériaux soient différents ou d'épaisseur différente (rapport 2 minimum). Ou alors que ces fréquences critiques soient rejetées en fréquences très basses, ce qui n'est possible qu'avec des éléments en maçonnerie épais.
Ceci explique que les doubles parois en matériaux minces, d'épaisseurs proches, puissent présenter des courbes de variation de l'affaiblissement R en fonction de la fréquence accidentées dans les fréquences moyennes, ce qui n'est pas la panaçée pour l'isolation de nombreux bruits courants.

On note enfin la possibilité de créations d'ondes stationnaires dans la lame d'air, si les 2 parois sont parallèles voir ondes stationnaires et s'il n'y a pas d'absorbant. C'est le cas des doubles vitrages par exemple.
La paroi double dans ces cas n'est pas forcément la meilleure solution.

conclusions

Une paroi double comporte dans son épaisseur 3 éléments : 2 matériaux disjoints (un peu) massiques, séparés par un espace intermédiaire ou une lame d'air; cet espace intermédiaire inclus de préférence un matériau absorbant, le remplissant totalement ou pas ; plus la lame d'air et / ou l'absorbant sont épais, meilleur est l'affaiblissemen t; les 2 matériaux extérieurs doivent être désolidarisés au maximum ;

la mise en oeuvre doit être extrèmement soignée, mais la continuité de l'absorbant, sa position s'il n'occupe pas tout l'espace, sont sans importance

c'est l'ensemble qui forme une "solution isolante", pas l'absorbant seul ; cette confusion très répandue provient du fait que l'absorbant est souvent aussi un isolant thermique : laine minérale par exemple (il n'y a le plus souvent pas de besoin simultané d'isolation thermique dans la même paroi)

l'efficacité d'un doublage préfabriqué plaque de plâtre + laine minérale ajouté à une cloison dépend de ses constituants mais aussi de la paroi existante ; l'ordre de grandeur de cette efficacité est de 5 à 15 déciBels ; les parois doubles constituées de 2 matériaux relativement légers (plaques de plâtre ou de bois) avec absorbant ne permettent pas des affaiblissements élevés aux fréquences basses

Site réalisé par Patrick Carré, ingénieur INSA, EX prof acoustique IUT, licence Réhanilitation Bâtiments, Université Lyon 1, conseil acoustique en Rhône Alpes
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